Metallografisk etsning är en kemisk teknik som används för att belysa egenskaper hos metaller på mikroskopiska nivåer. Genom att studera karaktär, kvantitet och fördelning av dessa olika funktioner, kan metallurgister förutsäga och förklara de fysiska egenskaperna och prestandafel hos ett visst metallprov.
Hur etsning visar problem i metaller
De flesta metallurgiska funktioner är mikroskopiska i storlek; de kan inte ses eller analyseras utan optisk förstoring av minst 50x och så mycket som 1000x vid användning av ljusmikroskop.
För att analysera sådana funktioner måste ett metalliskt prov poleras till en mycket fin spegelliknande finish. Tyvärr, under ett mikroskop ser en så finpolerad yta bara ut som ett vanligt vitt fält.
För att skapa en kontrast mellan elementen i metallens mikrostruktur används kemiska lösningar kända som etsmedel. Etsningar korroderar selektivt några av dessa element, som dyker upp som mörkare regioner. Detta är möjligt eftersom skillnader i sammansättning, struktur eller fas av en metall förändrar släkten korrosionshastigheter när den utsätts för en etsning.
Etsningar används för att exponera:
- formen och storleken på korngränserna (defekter i kristallstrukturen)
- metalliska faser (olika typer av metall i en legering)
- inneslutningar (små mängder icke-metallmaterial)
- lödpunkternas integritet, särskilt i elektroniska produkter
- sprickor och andra problem i svetsar
- beläggningsmaterialets enhetlighet, kvalitet och tjocklek
Typer av metallografisk etsning
Enligt webbplatsen Metalographic.com "är etsning en process för att avslöja materialets struktur, vanliga etsningstekniker inkluderar:
- Kemisk
- elektrolytisk
- Termisk
- Plasma
- Smält salt
- Magnetisk
De två vanligaste teknikerna är kemisk och elektrokemisk etsning. Kemisk etsning är vanligtvis en kombination av antingen en syra eller en bas med ett oxiderande eller reducerande medel i en lösning såsom en alkohol. Elektrokemisk etsning är en kombination av kemisk etsning med en elektrisk spänning / ström. "
Hur etsning används för att förhindra metallfel
metallurger är forskare som specialiserat sig på metallernas struktur och kemi. När metaller misslyckas (till exempel en struktur kollapsar) är det viktigt att förstå orsakerna. Metallurgister undersöker prover av metallen för att fastställa orsakerna till fel.
Det finns över ett dussin olika etsningslösningar som består av komponenter såsom ammoniak, väteperoxid och saltsyra. Olika lösningar är användbara för etsning av olika metaller. Till exempel används ASTM 30, som består av ammoniak, väteperoxid (3%) och DI-vatten för etsning av koppar. Kellers ets, som består av destillerat vatten, salpetersyra, saltsyra och fluorvätesyra, är bäst för etsning av aluminium- och titanlegeringar.
Genom etsning med olika kemikalier kan metallurgister exponera en mängd olika problem i metallprover. Etsning kan avslöja små sprickor, porer eller inneslutningar i metallprover. Informationen från etsning gör det möjligt för metallurgister att upptäcka varför metallen misslyckades. När ett särskilt problem har identifierats är det möjligt att undvika samma problem i framtiden.